DE102019212491A1 - Underwater vehicle without an inertial navigation system - Google Patents
Underwater vehicle without an inertial navigation system Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019212491A1 DE102019212491A1 DE102019212491.7A DE102019212491A DE102019212491A1 DE 102019212491 A1 DE102019212491 A1 DE 102019212491A1 DE 102019212491 A DE102019212491 A DE 102019212491A DE 102019212491 A1 DE102019212491 A1 DE 102019212491A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- underwater vehicle
- pressure sensor
- surface normal
- pressure
- shell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 2
- 230000010259 detection of temperature stimulus Effects 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 6
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/04—Control of altitude or depth
- G05D1/06—Rate of change of altitude or depth
- G05D1/0692—Rate of change of altitude or depth specially adapted for under-water vehicles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
- G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
- G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
- G01C21/183—Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects
- G01C21/188—Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects for accumulated errors, e.g. by coupling inertial systems with absolute positioning systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
- B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
- B63G8/14—Control of attitude or depth
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein. Unterwasserfahrzeug 10 ohne inertiales Navigationssystem. Um Strömungen im Wasser zu detektieren, weist das Unterwasserfahrzeug 10 Drucksensoren 50, 60, 70, 80, 90, 100 auf.The present invention relates to a. Underwater vehicle 10 without an inertial navigation system. In order to detect currents in the water, the underwater vehicle 10 has pressure sensors 50, 60, 70, 80, 90, 100.
Description
Die Erfindung betrifft ein Unterwasserfahrzeug, welches eine präzisere Navigation unter Wasser erlaubt, ohne ein aufwändiges und teures inertiales Navigationssystem mitführen zu müssen.The invention relates to an underwater vehicle which allows more precise navigation under water without having to carry a complex and expensive inertial navigation system.
Unterwasser ist es einem Unterwasserfahrzeug nicht möglich, eine absolute Position einfach zu bestimmen. Während an Land oder in der Luft es ohne weiteres möglich ist, beispielsweise über Satellitennavigation, die Position genau zu bestimmen, ist diese Möglichkeit Unterwasser nicht gegeben. Daher führen Unterseeboote üblicherweise ein inertiales Navigationssystem, beispielsweise ein Ring-Laser-Gyroskop, mit sich. Die absolute Position wird beispielsweise vor dem Abtauchen bestimmt und anschließend die Position relativ zu dieser absoluten und bekannten Position bestimmt.Underwater it is not possible for an underwater vehicle to simply determine an absolute position. While it is easily possible to determine the exact position on land or in the air, for example via satellite navigation, this possibility is not given underwater. Therefore, submarines usually carry an inertial navigation system such as a ring laser gyroscope with them. The absolute position is determined, for example, before descending, and then the position is determined relative to this absolute and known position.
Solche inertialen Navigationssysteme, welche mit entsprechender Präzision arbeiten, sind jedoch teuer und vergleichsweise aufwendig. Gerade im Bereich der unbemannte Unterwasserfahrzeuge, insbesondere im Bereich der kleinen unbemannten Unterwasserfahrzeuge, wird daher regelmäßig auf ein inertiales Navigationssystem verzichtet oder es werden günstige und entsprechend ungenauere Systeme meist auf mikro-elektro-mechanischer Basis eingesetzt, wie diese in Consumer-Produkten inzwischen weit verbreitet sind.Such inertial navigation systems, which work with corresponding precision, are expensive and comparatively complex. Particularly in the field of unmanned underwater vehicles, especially in the field of small unmanned underwater vehicles, inertial navigation systems are therefore regularly dispensed with, or inexpensive and correspondingly less precise systems are mostly used on a micro-electro-mechanical basis, as is now widely used in consumer products are.
Problem hierbei ist, dass das umgebende Medium, Wasser, aufgrund seiner hohen Dichte das Unterwasserfahrzeug leicht bei auftretenden Strömungen vom Kurs abbringt, der sogenannten Drift. Diese Strömungen sind jedoch mit herkömmlichen Mitteln durch ein Unterwasserfahrzeug nur mit großem Aufwand und somit unter hohen Kosten bestimmbar.The problem here is that the surrounding medium, water, due to its high density, easily takes the underwater vehicle off course when currents occur, the so-called drift. However, these currents can only be determined with conventional means by an underwater vehicle with great effort and thus at high costs.
Aus der nachveröffentlichten
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Unterwasserfahrzeug bereitzustellen, welches ohne ein aufwändiges aber genaues inertiales Navigationssystem eine geringere Anfälligkeit gegen Fehlnavigation durch Strömungen erzeugte Drift aufweist.The object of the invention is to provide an underwater vehicle which, without a complex but precise inertial navigation system, has a lower susceptibility to incorrect navigation caused by currents.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das Unterwasserfahrzeug mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, das Verfahren zum Betreiben eines Unterwasserfahrzeugs mit den in Anspruch 13 angegebenen Merkmalen sowie durch das Verfahren zum Kalibrieren der Steuervorrichtung eines Unterwasserfahrzeugs mit den in Anspruch 17 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.This object is achieved by the underwater vehicle with the features specified in claim 1, the method for operating an underwater vehicle with the features specified in claim 13 and by the method for calibrating the control device of an underwater vehicle with the features specified in claim 17. Advantageous developments result from the subclaims, the following description and the drawings.
Das erfindungsgemäße Unterwasserfahrzeug weist wenigstens einen ersten Antrieb, eine Steuervorrichtung und eine Hülle auf. Der Antrieb kann beispielsweise einen Motor, wenigstens einen Propeller und ein X-Ruder oder Kreuzruder aufweisen. Alternativ kann der Antrieb einen Motor und wenigstens einen schwenkbaren Propeller aufweisen. Alternativ kann der Antrieb mehrere Propeller aufweisen, beispielsweise vier Propeller, wobei die Steuerung über unterschiedliche Drehzahlen der verschiedenen Propeller erzielt wird. Der Antrieb kann auch eine Kombination aus mehreren Propellern, starr oder schwenkbar, mit einem X-Ruder oder Kreuzruder aufweisen. Ein Motor kann einen Propeller antreiben. Ein Motor kann aber auch mehrere Propeller, beispielsweise zwei gegenläufige, auf einer Achse angeordnete Propeller, antreiben. Das Unterwasserfahrzeug weist eine Längsrichtung auf. Die Längsrichtung entspricht der natürlichen Fortbewegungsrichtung und erstreckt sich vom Bug zum Heck. Die Horizontale ist die Ebene, in welcher die Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs liegt und welche bei Normallage des Unterwasserfahrzeugs horizontal angeordnet ist. Bei Überwasserfahrt ist die Horizontale parallel zur Wasseroberfläche. Die Steuervorrichtung ist zur Steuerung des Antriebs ausgebildet. Beispielsweise und insbesondere steuert die Steuervorrichtung einen oder mehr Propeller, beziehungsweise die Motoren, welche die Propeller antreiben. Ebenso steuert die Steuervorrichtung vorzugsweise Tiefenruder und Seitenruder und/oder ein X-Ruder, soweit das Unterwasserfahrzeug diese aufweist. Das Unterwasserfahrzeug weist wenigstens einen ersten Drucksensor auf, wobei der erste Drucksensor an der Hülle angeordnet und zur Erfassung des Umgebungsdrucks ausgebildet ist.The underwater vehicle according to the invention has at least a first drive, a control device and a shell. The drive can for example have a motor, at least one propeller and an X-rudder or cross rudder. Alternatively, the drive can have a motor and at least one pivotable propeller. Alternatively, the drive can have several propellers, for example four propellers, the control being achieved via different speeds of the different propellers. The drive can also have a combination of several propellers, rigid or swiveling, with an X-rudder or cross rudder. A motor can drive a propeller. However, a motor can also drive several propellers, for example two counter-rotating propellers arranged on an axis. The underwater vehicle has a longitudinal direction. The longitudinal direction corresponds to the natural direction of movement and extends from bow to stern. The horizontal is the plane in which the longitudinal direction of the underwater vehicle lies and which is arranged horizontally when the underwater vehicle is in the normal position. When driving above water, the horizontal is parallel to the water surface. The control device is designed to control the drive. For example and in particular, the control device controls one or more propellers, or the motors which drive the propellers. Likewise, the control device preferably controls the down rudder and rudder and / or an X-rudder, insofar as the underwater vehicle has them. The underwater vehicle has at least one first pressure sensor, the first pressure sensor being arranged on the shell and being designed to detect the ambient pressure.
Der Drucksensor kann auf verschiedene Weise an der Hülle angeordnet sein. Beispielsweise kann der Drucksensor auf die Oberfläche der Hülle aufgebracht sein, der Drucksensor kann integraler Bestandteil der Hülle sein, der Drucksensor kann in eine Vertiefung in der Hülle eingebracht sein oder die Hülle kann einen Durchgang zum Drucksensor aufweisen.The pressure sensor can be arranged on the shell in various ways. For example, the pressure sensor can be applied to the surface of the shell, the pressure sensor can be an integral part of the shell, the pressure sensor can be introduced into a recess in the shell or the shell can have a passage to the pressure sensor.
Das Unterwasserfahrzeug weist wenigstens einen zweiten Drucksensor auf, wobei der zweite Drucksensor an der Hülle angeordnet und zur Erfassung des Umgebungsdrucks ausgebildet ist.The underwater vehicle has at least one second pressure sensor, the second pressure sensor being arranged on the shell and being designed to detect the ambient pressure.
Die Hülle weist an der Stelle des ersten Drucksensors eine erste Flächennormale auf. Jede Fläche weist an jedem Punkt eine Flächennormale auf. Die Flächennormale ist als der Vektor definiert, welcher senkrecht auf der Oberfläche steht. Im Fall einer ebenen Fläche laufen alle Flächennormalen parallel zueinander und senkrecht zur Oberfläche. Im Falle einer Kugel ist die Flächennormale der Vektor, welcher von der Kugeloberfläche auf der Gerade vom Mittelpunkt der Kugel durch den Punkt an der Oberfläche hindurchgeht. Die Flächennormale der Hülle eines Unterwasserfahrzeugs weist richtungsmäßig von der Mitte des Unterwasserfahrzeugs weg.The shell has a first surface normal at the location of the first pressure sensor. Every surface has a surface normal at every point. The surface normal is defined as the vector which is perpendicular to the surface. In the case of a flat surface, all walk Surface normals parallel to each other and perpendicular to the surface. In the case of a sphere, the surface normal is the vector which passes from the sphere's surface on the straight line from the center of the sphere through the point on the surface. The surface normal of the shell of an underwater vehicle points away from the center of the underwater vehicle in terms of direction.
Die erste Flächennormale weist einen kleinsten Winkel zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs von mehr als 45° auf sowie einen kleinsten Winkel zur Horizontalen von weniger als 45° auf. Weiter weist die erste Flächennormale eine nach Steuerbord gerichtete Komponente auf.The first surface normal has a smallest angle to the longitudinal direction of the underwater vehicle of more than 45 ° and a smallest angle to the horizontal of less than 45 °. The first surface normal also has a component directed to the starboard.
Bevorzugt weist die erste Flächennormale einen kleinsten Winkel zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs von mehr als 75° auf sowie einen kleinsten Winkel zur Horizontalen von weniger als 15° auf. Weiter weist die erste Flächennormale eine nach Steuerbord gerichtete Komponente auf.The first surface normal preferably has a smallest angle to the longitudinal direction of the underwater vehicle of more than 75 ° and a smallest angle to the horizontal of less than 15 °. The first surface normal also has a component directed to the starboard.
Besonders bevorzugt weist die erste Flächennormale einen kleinsten Winkel zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs von mehr als 85° auf sowie einen kleinsten Winkel zur Horizontalen von weniger als 5° auf. Weiter weist die erste Flächennormale eine nach Steuerbord gerichtete Komponente auf.The first surface normal particularly preferably has a smallest angle to the longitudinal direction of the underwater vehicle of more than 85 ° and a smallest angle to the horizontal of less than 5 °. The first surface normal also has a component directed to the starboard.
Die zweite Flächennormale weist einen kleinsten Winkel zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs von mehr als 45° sowie einen kleinsten Winkel zur Horizontalen von weniger als 45° auf. Weiter weist die zweite Flächennormale einen nach Backbord gerichtete Komponente auf.The second surface normal has a smallest angle to the longitudinal direction of the underwater vehicle of more than 45 ° and a smallest angle to the horizontal of less than 45 °. Furthermore, the second surface normal has a component directed to port.
Bevorzugt weist die zweite Flächennormale einen kleinsten Winkel zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs von mehr als 75° sowie einen kleinsten Winkel zur Horizontalen von weniger als 15° auf. Weiter weist die zweite Flächennormale einen nach Backbord gerichtete Komponente auf.The second surface normal preferably has a smallest angle to the longitudinal direction of the underwater vehicle of more than 75 ° and a smallest angle to the horizontal of less than 15 °. Furthermore, the second surface normal has a component directed to port.
Besonders bevorzugt weist die zweite Flächennormale einen kleinsten Winkel zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs von mehr als 85° sowie einen kleinsten Winkel zur Horizontalen von weniger als 5° auf. Weiter weist die zweite Flächennormale einen nach Backbord gerichtete Komponente auf.The second surface normal particularly preferably has a smallest angle to the longitudinal direction of the underwater vehicle of more than 85 ° and a smallest angle to the horizontal of less than 5 °. Furthermore, the second surface normal has a component directed to port.
Die Steuervorrichtung ist zur Erfassung des vom ersten Drucksensors ermittelten ersten Umgebungsdrucks ausgebildet. Ferner ist die Steuervorrichtung zur Erfassung des vom zweiten Drucksensors ermittelten zweiten Umgebungsdrucks ausgebildet.The control device is designed to detect the first ambient pressure determined by the first pressure sensor. Furthermore, the control device is designed to detect the second ambient pressure determined by the second pressure sensor.
Der Druck, welcher durch einen Drucksensor erfasst wird, folgt der Bernoulli-Gleichung:
- p:
- Druck, im gegeben Fall der Atmosphärendruck
- p:
- Dichte des Wassers
- g:
- Erdbeschleunigung
- h:
- Höhe der Wassersäule = Tiefe des Unterwasserfahrzeugs
- v:
- Geschwindigkeit des Wassers relativ zum Wasserfahrzeug (ortsabhängig)
- p:
- Pressure, in the given case the atmospheric pressure
- p:
- Density of water
- G:
- Acceleration due to gravity
- H:
- Height of the water column = depth of the underwater vehicle
- v:
- Speed of the water relative to the watercraft (depending on location)
Aufgrund des geschwindigkeitsabhängigen Teils ist der gemessene Druck abhängig von der Geschwindigkeit des Wassers relativ zum Unterwasserfahrzeug, sodass somit über verschiedene Drücke an verschiedenen Positionen auf eine Strömung geschlossen werden kann. Durch diesen geschwindigkeitsabhängigen Teil bildet sich eine Differenz zwischen dem ersten Umgebungsdruck (gemessen am ersten Drucksensor) und den zweiten Umgebungsdruck (gemessen am zweiten Drucksensor). Somit kann aus der Druckdifferenz auf eine Strömung geschlossen werden. Durch die Anordnung des ersten Drucksensors nach Steuerbord und des zweiten Drucksensors nach Backbord kann somit sowohl eine Strömungsrichtung quer zur Fahrtrichtung als auch die Geschwindigkeit der Strömung des Unterwasserfahrzeugs ermittelt werden.Due to the speed-dependent part, the measured pressure is dependent on the speed of the water relative to the underwater vehicle, so that a flow can be deduced from different pressures at different positions. This speed-dependent part forms a difference between the first ambient pressure (measured at the first pressure sensor) and the second ambient pressure (measured at the second pressure sensor). This means that a flow can be deduced from the pressure difference. By arranging the first pressure sensor to starboard and the second pressure sensor to port, both a direction of flow transverse to the direction of travel and the speed of the flow of the underwater vehicle can be determined.
Da somit das Unterwasserfahrzeug in der Lage ist die Strömung wahrzunehmen, kann aktiv gegengesteuert werden und so ein vorgegebener Kurs besser gehalten werden. Dabei steuert das Unterwasserfahrzeug dann den Antrieb oder die Ruder derart an, dass die Wirkung der Strömung zumindest teilweise kompensiert wird. Dies kann durch geeignetes Verstellen der Ruder durchgeführt werden oder bei mehreren Propellern, durch unterschiedliche Einstellung der Drehzahl der verschiedenen Propeller.Since the underwater vehicle is thus able to perceive the current, countermeasures can be actively taken and a given course can be maintained better. The underwater vehicle then controls the drive or the rudders in such a way that the effect of the current is at least partially compensated. This can be done by adjusting the rudder appropriately or, if there are several propellers, by setting the speed of the various propellers differently.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die erste Flächennormale einen Winkel von 90° zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs und die zweite Flächennormal einen Winkel von 90° zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs auf. Weiter weist die erste Flächennormale einen Winkel von 0° zur Horizontalen und die zweite Flächennormale einen Winkel von 0° zur Horizontalen auf.In a further embodiment of the invention, the first surface normal has an angle of 90 ° to the longitudinal direction of the underwater vehicle and the second surface normal has an angle of 90 ° to the longitudinal direction of the underwater vehicle. The first surface normal also has an angle of 0 ° to the horizontal and the second surface normal has an angle of 0 ° to the horizontal.
Durch diese Anordnung sollte ausschließlich die Strömungskomponente senkrecht zur Fortbewegungsrichtung des Unterwasserfahrzeugs bestimmbar sein, sodass die Strömung optimal ermittelt werden kann.With this arrangement, only the flow component should be perpendicular to the direction of movement of the underwater vehicle be determinable so that the flow can be determined optimally.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Unterwasserfahrzeug wenigstens einen dritten Drucksensor und wenigstens einen vierten Drucksensor auf. Der dritte Drucksensor ist an der Hülle angeordnet und zur Erfassung des Umgebungsdrucks ausgebildet. Der vierte Drucksensor ist an der Hülle angeordnet und zur Erfassung des Umgebungsdrucks ausgebildet.In a further embodiment of the invention, the underwater vehicle has at least one third pressure sensor and at least one fourth pressure sensor. The third pressure sensor is arranged on the shell and designed to detect the ambient pressure. The fourth pressure sensor is arranged on the shell and designed to detect the ambient pressure.
Die Hülle weist an der Stelle des dritten Drucksensors eine dritte Flächennormale und an der Stelle des vierten Drucksensors eine vierte Flächennormale auf.The shell has a third surface normal at the location of the third pressure sensor and a fourth surface normal at the location of the fourth pressure sensor.
Die dritte Flächennormale weist einen kleinsten Winkel zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs von weniger als 45° und einen kleinsten Winkel zur Horizontalen von weniger als 45° auf. Weiter weist die dritte Flächennormale eine zum Bug gerichtete Komponente auf.The third surface normal has a smallest angle to the longitudinal direction of the underwater vehicle of less than 45 ° and a smallest angle to the horizontal of less than 45 °. Furthermore, the third surface normal has a component directed towards the bow.
Bevorzugt weist die dritte Flächennormale einen kleinsten Winkel zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs von weniger als 15° und einen kleinsten Winkel zur Horizontalen von weniger als 15° auf. Weiter weist die dritte Flächennormale eine zum Bug gerichtete Komponente auf.The third surface normal preferably has a smallest angle to the longitudinal direction of the underwater vehicle of less than 15 ° and a smallest angle to the horizontal of less than 15 °. Furthermore, the third surface normal has a component directed towards the bow.
Besonders bevorzugt weist die dritte Flächennormale einen kleinsten Winkel zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs von weniger als 5° und einen kleinsten Winkel zur Horizontalen von weniger als 5° auf. Weiter weist die dritte Flächennormale eine zum Bug gerichtete Komponente auf.The third surface normal particularly preferably has a smallest angle to the longitudinal direction of the underwater vehicle of less than 5 ° and a smallest angle to the horizontal of less than 5 °. Furthermore, the third surface normal has a component directed towards the bow.
Die vierte Flächennormale weist einen kleinsten Winkel zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs von weniger als 45° und einen kleinsten Winkel zur Horizontalen von weniger als 45° auf. Ferner weist die vierte Flächennormale eine zum Heck gerichtete Komponente auf.The fourth surface normal has a smallest angle to the longitudinal direction of the underwater vehicle of less than 45 ° and a smallest angle to the horizontal of less than 45 °. Furthermore, the fourth surface normal has a component directed towards the rear.
Bevorzugt weist die vierte Flächennormale weist einen kleinsten Winkel zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs von weniger als 15° und einen kleinsten Winkel zur Horizontalen von weniger als 15° auf. Ferner weist die vierte Flächennormale eine zum Heck gerichtete Komponente auf.The fourth surface normal preferably has a smallest angle to the longitudinal direction of the underwater vehicle of less than 15 ° and a smallest angle to the horizontal of less than 15 °. Furthermore, the fourth surface normal has a component directed towards the rear.
Besonders bevorzugt weist die vierte Flächennormale weist einen kleinsten Winkel zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs von weniger als 5° und einen kleinsten Winkel zur Horizontalen von weniger als 5° auf. Ferner weist die vierte Flächennormale eine zum Heck gerichtete Komponente auf.The fourth surface normal particularly preferably has a smallest angle to the longitudinal direction of the underwater vehicle of less than 5 ° and a smallest angle to the horizontal of less than 5 °. Furthermore, the fourth surface normal has a component directed towards the rear.
Die Steuervorrichtung ist zur Erfassung des vom dritten Drucksensors ermittelten dritten Umgebungsdrucks und zur Erfassung des vom vierten Drucksensors ermittelten vierten Umgebungsdrucks ausgebildet.The control device is designed to detect the third ambient pressure determined by the third pressure sensor and to detect the fourth ambient pressure determined by the fourth pressure sensor.
Durch diese Anordnung ist es möglich Strömungen oder Strömungskomponenten zu identifizieren, welche von vorne beziehungsweise hinten kommen und somit das Unterwasserfahrzeug schneller oder langsamer machen.This arrangement makes it possible to identify currents or flow components that come from the front or the rear and thus make the underwater vehicle faster or slower.
Besonders bevorzugt sind der dritte Drucksensor und der vierte Drucksensor bugseitig und heckseitig am Turm angeordnet. Insbesondere für die heckseitige Ausrichtung ist diese Anordnung, entfernt von einem Propeller, optimal.The third pressure sensor and the fourth pressure sensor are particularly preferably arranged on the front and rear of the tower. This arrangement, away from a propeller, is optimal, in particular for rear-facing alignment.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die dritte Flächennormale einen Winkel von 0° zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs und die vierte Flächennormal einen Winkel von 0° zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs auf. Weiter weist die dritte Flächennormale einen Winkel von 0° zur Horizontalen und die vierte Flächennormale einen Winkel von 0° zur Horizontalen auf.In a further embodiment of the invention, the third surface normal has an angle of 0 ° to the longitudinal direction of the underwater vehicle and the fourth surface normal has an angle of 0 ° to the longitudinal direction of the underwater vehicle. Furthermore, the third surface normal has an angle of 0 ° to the horizontal and the fourth surface normal has an angle of 0 ° to the horizontal.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Unterwasserfahrzeug wenigstens einen fünften Drucksensor und wenigstens einen sechsten Drucksensor auf. Der fünfte Drucksensor ist an der Hülle angeordnet und zur Erfassung des Umgebungsdrucks ausgebildet. Der sechste Drucksensor ist an der Hülle angeordnet und zu Erfassung des Umgebungsdrucks ausgebildet.In a further embodiment of the invention, the underwater vehicle has at least one fifth pressure sensor and at least one sixth pressure sensor. The fifth pressure sensor is arranged on the shell and designed to detect the ambient pressure. The sixth pressure sensor is arranged on the shell and designed to detect the ambient pressure.
Die Hülle weist an der Stelle des fünften Drucksensors eine fünfte Flächennormale und an der Stelle des sechsten Drucksensors eine sechste Flächennormale auf.The shell has a fifth surface normal at the point of the fifth pressure sensor and a sixth surface normal at the point of the sixth pressure sensor.
Die fünfte Flächennormale weist einen kleinsten Winkel zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs von mehr als 45° und einen kleinsten Winkel zur Horizontalen von mehr als 45° auf. Ferner weist die fünfte Flächennormale eine nach oben gerichtete Komponente auf.The fifth surface normal has a smallest angle to the longitudinal direction of the underwater vehicle of more than 45 ° and a smallest angle to the horizontal of more than 45 °. Furthermore, the fifth surface normal has an upward component.
Bevorzugt weist die fünfte Flächennormale einen kleinsten Winkel zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs von mehr als 75° und einen kleinsten Winkel zur Horizontalen von mehr als 75° auf. Ferner weist die fünfte Flächennormale eine nach oben gerichtete Komponente auf.The fifth surface normal preferably has a smallest angle to the longitudinal direction of the underwater vehicle of more than 75 ° and a smallest angle to the horizontal of more than 75 °. Furthermore, the fifth surface normal has an upward component.
Besonders bevorzugt weist die fünfte Flächennormale einen kleinsten Winkel zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs von mehr als 85° und einen kleinsten Winkel zur Horizontalen von mehr als 85° auf. Ferner weist die fünfte Flächennormale eine nach oben gerichtete Komponente auf.The fifth surface normal particularly preferably has a smallest angle to the longitudinal direction of the underwater vehicle of more than 85 ° and a smallest angle to the horizontal of more than 85 °. Furthermore, the fifth surface normal has an upward component.
Die sechste Flächennormale weist einen kleinsten Winkel zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs von mehr als 45° und einen kleinsten Winkel zur Horizontalen von mehr als 45° auf. Ferner weist die sechste Flächennormale eine nach unten gerichtete Komponente auf.The sixth surface normal has a smallest angle to the longitudinal direction of the underwater vehicle of more than 45 ° and a smallest angle to the horizontal of more than 45 °. Furthermore, the sixth surface normal has a downward component.
Bevorzugt weist die sechste Flächennormale weist einen kleinsten Winkel zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs von mehr als 75° und einen kleinsten Winkel zur Horizontalen von mehr als 75° auf. Ferner weist die sechste Flächennormale eine nach unten gerichtete Komponente auf.The sixth surface normal preferably has a smallest angle to the longitudinal direction of the underwater vehicle of more than 75 ° and a smallest angle to the horizontal of more than 75 °. Furthermore, the sixth surface normal has a downward component.
Bevorzugt weist die sechste Flächennormale weist einen kleinsten Winkel zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs von mehr als 85° und einen kleinsten Winkel zur Horizontalen von mehr als 85° auf. Ferner weist die sechste Flächennormale eine nach unten gerichtete Komponente auf.The sixth surface normal preferably has a smallest angle to the longitudinal direction of the underwater vehicle of more than 85 ° and a smallest angle to the horizontal of more than 85 °. Furthermore, the sixth surface normal has a downward component.
Die Steuervorrichtung ist zur Erfassung des vom fünften Drucksensors ermittelten fünften Umgebungsdrucks sowie zur Erfassung des vom sechsten Drucksensors ermittelten sechsten Umgebungsdrucks ausgebildet.The control device is designed to detect the fifth ambient pressure determined by the fifth pressure sensor and to detect the sixth ambient pressure determined by the sixth pressure sensor.
Durch diese Anordnung ist die Erfassung senkrechter Strömungen oder Strömungskomponenten erfassbar. Hierdurch kann insbesondere ein ungewolltes Absinken des Unterwasserfahrzeugs verhindert werden, damit zunehmende Tiefe der Druck und damit die Belastung für das Unterwasserfahrzeug steigt.This arrangement makes it possible to record vertical flows or flow components. In this way, in particular, an unwanted lowering of the underwater vehicle can be prevented, so that the pressure and thus the load on the underwater vehicle increase as the depth increases.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die fünfte Flächennormale ein Winkel von 90° zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs und die sechste Flächennormale ein Winkel von 90° zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs auf. Weiter weist die fünfte Flächennormale einen Winkel von 90° zur Horizontalen und die sechste Flächennormale ein Winkel von 90° zur Horizontalen auf.In a further embodiment of the invention, the fifth surface normal has an angle of 90 ° to the longitudinal direction of the underwater vehicle and the sixth surface normal has an angle of 90 ° to the longitudinal direction of the underwater vehicle. The fifth surface normal also has an angle of 90 ° to the horizontal and the sixth surface normal has an angle of 90 ° to the horizontal.
Durch diese Anordnung ist eine optimale Erfassung senkrechter Strömungen oder Strömungskomponenten möglich.This arrangement enables optimal detection of vertical flows or flow components.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Unterwasserfahrzeug wenigstens einen ersten Drucksensor, einen zweiten Drucksensor, einen dritten Drucksensor, einen vierten Drucksensor, einen fünften Drucksensor und einen sechsten Drucksensor auf. Besonders bevorzugt sind die ersten Flächennormale und die zweite Flächennormale antiparallel, die dritte Flächennormale und die vierte Flächennormale antiparallel und die fünfte Flächennormale und die sechsten Flächennormale antiparallel. Besonders bevorzugt stehen diese drei Paare von Flächennormale in jeweils senkrecht aufeinander, sodass diese ein kartesisches Koordinatensystem bilden.In a further preferred embodiment of the invention, the underwater vehicle has at least a first pressure sensor, a second pressure sensor, a third pressure sensor, a fourth pressure sensor, a fifth pressure sensor and a sixth pressure sensor. Particularly preferred are the first surface normal and the second surface normal anti-parallel, the third surface normal and the fourth surface normal anti-parallel and the fifth surface normal and the sixth surface normal anti-parallel. These three pairs of surface normals are particularly preferably each perpendicular to one another, so that they form a Cartesian coordinate system.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der erste Drucksensor und der zweite Drucksensor als Sensorarrays, bevorzugt als mikro-elektro-mechanische Systeme (MEMS), ausgebildet. Besonders bevorzugt sind der erste Drucksensor und der zweite Drucksensor flexibel ausgeführt. Vorteil dieser Ausführungsform ist die einfache, nachträgliche Anbringbarkeit der Drucksensoren auf der äußeren Hülle.In a further embodiment of the invention, the first pressure sensor and the second pressure sensor are designed as sensor arrays, preferably as micro-electro-mechanical systems (MEMS). The first pressure sensor and the second pressure sensor are particularly preferably designed to be flexible. The advantage of this embodiment is the simple, subsequent attachment of the pressure sensors to the outer shell.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Drucksensoren auf die Hülle des Unterwasserfahrzeugs geklebt. Alternativ können die Drucksensoren mit einem Haltemittel auf der Hülle befestigt sein. Einfachstes Beispiel für ein Haltemittel kann ein Gummiband oder ein Kabelbinder sein. Alternativ sind die Drucksensoren auf einem flexiblen Träger angeordnet, wobei der flexible Träger über die Hülle das Unterseebootes gestülpt werden kann, beispielsweise vergleichbar mit einem Handschuh, insbesondere einem Einmalhandschuh, welchen man über eine Hand ziehen kann.In a further embodiment of the invention, the pressure sensors are glued to the shell of the underwater vehicle. Alternatively, the pressure sensors can be attached to the casing with a holding means. The simplest example of a retaining means can be a rubber band or a cable tie. Alternatively, the pressure sensors are arranged on a flexible carrier, wherein the flexible carrier can be slipped over the shell of the submarine, for example comparable to a glove, in particular a disposable glove, which can be pulled over a hand.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der erste Drucksensor und der zweite Drucksensor auch zur gleichzeitig Erfassung von Temperatur und/oder Leitfähigkeit ausgebildet. Temperatur und Leitfähigkeit können weitere Indizien sein, welche für die Steuervorrichtung verwendbar sein können. Beispielsweise kann über Temperatur und Umgebungsdruck auf die Dichte des umgebenden Wassers und damit auf den Reibungswiderstand geschlossen werden. Die Leitfähigkeit ist ein Indiz für den Salzgehalt, welcher ebenfalls einen Einfluss auf die Dichte des umgebenden Wassers und damit auf den Reibungswiderstand hat. Eine Erhöhung der Leitfähigkeit und eine Verringerung der Temperatur weisen beide für sich auf eine Erhöhung der Dichte des umgebenden Wassers hin.In a further embodiment of the invention, the first pressure sensor and the second pressure sensor are also designed for the simultaneous detection of temperature and / or conductivity. Temperature and conductivity can be further indicators which can be used for the control device. For example, the density of the surrounding water and thus the frictional resistance can be inferred from the temperature and ambient pressure. The conductivity is an indication of the salt content, which also has an influence on the density of the surrounding water and thus on the frictional resistance. An increase in conductivity and a decrease in temperature both indicate an increase in the density of the surrounding water.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Hülle des Unterwasserfahrzeugs zu wenigstens 30 %, bevorzugt zu wenigstens 50 %, mit Drucksensoren bedeckt. Je größer die Anzahl der Sensoren ist, desto genauer können der Druckverlauf auf der Hülle ermittelt werden. Aus dem Druckverlauf kann mittels der Druckunterschiede die Anströmrichtung einer Querströmung sowie deren Intensität ermittelt werden. Nachteilig ist jedoch, dass die Datenverarbeitungskapazität des Unterwasserfahrzeugs entsprechend größer ausgelegt sein muss.In a further embodiment of the invention, the shell of the underwater vehicle is covered to at least 30%, preferably at least 50%, with pressure sensors. The greater the number of sensors, the more precisely the pressure curve on the envelope can be determined. The direction of flow of a cross flow and its intensity can be determined from the pressure profile by means of the pressure differences. However, it is disadvantageous that the data processing capacity of the underwater vehicle must be designed to be correspondingly larger.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind bei einer großen Anzahl an Drucksensoren jeweils zwei Drucksensoren paarweise gegenüberliegend mit jeweils antiparallel Flächennormale angeordnet.In a further embodiment of the invention, with a large number of pressure sensors, two pressure sensors are arranged in pairs opposite one another, each with antiparallel surface normals.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der erste Drucksensor und der zweite Drucksensor auf der Außenseite der Hülle des Unterwasserfahrzeugs angeordnet. Besonders bevorzugt sind der erste Drucksensor und der zweite Drucksensor lösbar mit der Hülle des Unterwasserfahrzeugs verbunden. Durch die Anordnung auf der Außenseite der Hülle ist zum einen ein leichter Austausch möglich. Es besteht immer das Risiko, dass Drucksensoren beim Ausbringen und Einholen des Unterwasserfahrzeugs beschädigt werden. Außerdem ist es womöglich Unterwasserfahrzeuge missionsabhängig auszustatten, einfach aufzurüsten sowie einfach zu warten.In a further embodiment of the invention, the first pressure sensor and the second pressure sensor are arranged on the outside of the shell of the underwater vehicle. The first pressure sensor and the second pressure sensor are particularly preferably detachably connected to the shell of the underwater vehicle. On the one hand, the arrangement on the outside of the cover enables easy replacement. There is always the risk that pressure sensors will be damaged when deploying and retrieving the submersible. In addition, it may be possible to equip underwater vehicles according to the mission, to upgrade them easily and to maintain them.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden der erste Drucksensor und der zweite Drucksensor kontaktlos aus dem Inneren des Unterwasserfahrzeugs mit Energie versorgt werden. Weiter sind der erste Drucksensor und der zweite Drucksensor zur kontaktlosen Kommunikation mit dem Inneren des Unterwasserfahrzeugs ausgebildet. Beispielsweise weist die Drucksensoren hierfür Spulen für eine induktive Kopplung auf. Alternativ oder zusätzlich können die Drucksensoren Elektroden aufweisen, welche mit im Inneren des Unterwasserfahrzeugs angeordneten Elektroden Kapazitäten bilden. Beispielsweise kann Kommunikation und Energieversorgung mittels Nahfeldkommunikation, beispielsweise bei 13,56 MHz, erfolgen.In a further embodiment of the invention, the first pressure sensor and the second pressure sensor are supplied with energy in a contactless manner from the interior of the underwater vehicle. Furthermore, the first pressure sensor and the second pressure sensor are designed for contactless communication with the interior of the underwater vehicle. For example, the pressure sensors have coils for an inductive coupling for this purpose. As an alternative or in addition, the pressure sensors can have electrodes which form capacitances with electrodes arranged in the interior of the underwater vehicle. For example, communication and energy supply can take place by means of near-field communication, for example at 13.56 MHz.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden der erste Drucksensor und der zweite Drucksensor kontaktbehaftet aus dem Inneren des Unterwasserfahrzeugs mit Energie versorgt werden. Weiter sind zur Kommunikation der erste Drucksensor und der zweite Drucksensor über eine Datenleitung mit dem Inneren des Unterwasserfahrzeugs ausgebildet.In a further embodiment of the invention, the first pressure sensor and the second pressure sensor are supplied with energy from the interior of the underwater vehicle with contact. Furthermore, the first pressure sensor and the second pressure sensor are designed to communicate with the interior of the underwater vehicle via a data line.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Unterwasserfahrzeug ein autonomes Unterwasserfahrzeug. Besonders bevorzugt ist das Unterwasserfahrzeug ein autonomes Unterwasserfahrzeug mit einer Masse von weniger als 50 kg.In a further embodiment of the invention, the underwater vehicle is an autonomous underwater vehicle. The underwater vehicle is particularly preferably an autonomous underwater vehicle with a mass of less than 50 kg.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Unterwasserfahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- a) beschleunigungsfreies Fahren des Unterwasserfahrzeugs für ein Zeitintervall t1,
- b) Erfassen wenigstens des ersten Umgebungsdrucks und des zweiten Umgebungsdrucks während des Zeitintervalls t1,
- c) Ermittlung der Druckdifferenz zwischen dem ersten Umgebungsdruck und im zweiten Umgebungsdrucks und Abschätzen einer die Druckdifferenz erzeugenden Strömung,
- d) Anpassen der Steuerdaten zur Ansteuerung des Antriebes Unterwasserfahrzeuges an die abgeschätzte Strömung,
- e) Durchführen der Kurskorrektur.
- a) acceleration-free driving of the underwater vehicle for a time interval t 1 ,
- b) detecting at least the first ambient pressure and the second ambient pressure during the time interval t 1 ,
- c) Determination of the pressure difference between the first ambient pressure and in the second ambient pressure and estimation of a flow generating the pressure difference,
- d) Adaptation of the control data for controlling the drive of the underwater vehicle to the estimated current,
- e) Carrying out the course correction.
Beschleunigungsfreie Fahrt umfasst konstante Geschwindigkeit und lineare Bewegung. Bevorzugt wird auch die Tiefe konstant gehalten.Acceleration-free travel includes constant speed and linear movement. The depth is also preferably kept constant.
Durchführung von Kurskorrekturen in Schritt e) Erfolg beispielsweise durch Einstellung der Lage von Seitenruder und/oder Höhenruder, der Richtung eines Propellers oder im Geschwindigkeit Unterschied mehrerer Propeller.Carrying out course corrections in step e) Success, for example, by setting the position of the rudder and / or elevator, the direction of a propeller or the speed difference between several propellers.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als Zeitintervall t1 ein Zeitraum von 1 s bis 1 min, bevorzugt von 10 s bis 30 s, ausgewählt.In a further embodiment of the invention, a period from 1 s to 1 min, preferably from 10 s to 30 s, is selected as the time interval t 1.
In Schritt b) kann eine Messung zu einem beliebigen Zeitpunkt innerhalb des Intervalls durchgeführt werden. Bevorzugt werden mehrere Druckmessungen an beiden Sensoren in dem Zeitintervall durchgeführt. Besonders bevorzugt werden die Einzelmessungen gemittelt und die Standardabweichung bestimmt. Ist die Standardabweichung zu groß, so kann die Messung als nicht aussagekräftig verworfen werden. In diesem Fall führt das Wasserfahrzeug nicht die nachfolgenden Schritte durch, sondern wiederholt bevorzugt den Schritt b).In step b), a measurement can be carried out at any point in time within the interval. Several pressure measurements are preferably carried out on both sensors in the time interval. The individual measurements are particularly preferably averaged and the standard deviation is determined. If the standard deviation is too large, the measurement can be rejected as not meaningful. In this case, the watercraft does not carry out the following steps, but preferably repeats step b).
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden der in Schritt b) erfasste erste Umgebungsdruck über den Zeitraum t1 und der in Schritt b) erfasste zweite Umgebungsdruck über den Zeitraum t1 vor Ermittlung der Druckdifferenz in Schritt c) gemittelt.In a further embodiment of the invention, the first ambient pressure recorded in step b) is averaged over the period t 1 and the second ambient pressure recorded in step b ) is averaged over the period t 1 before the pressure difference is determined in step c).
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren weiter den folgenden Schritt auf:
- f) Vorhersagen einer neuen Druckdifferenz für den neu berechneten Kurs.
- f) predicting a new pressure differential for the newly calculated course.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kalibrieren der Steuervorrichtung eines erfindungsgemäßen Unterwasserfahrzeugs, wobei das Verfahren folgenden Schritte aufweist:
- m) Verbringen des Unterwasserfahrzeugs in einen Bereich ohne äußere Strömung,
- n) Fahren des Unterwasserfahrzeugs bei einer ersten Geschwindigkeit und Erfassen der Umgebungsdrücke,
- o) Fahren des Unterwasserfahrzeugs bei einer zweiten Geschwindigkeit und Erfassen der Umgebungsdrücke,
- p) Erzeugen einer Gegenströmung und Durchführen der Schritte n) und o),
- q) Erzeugen einer Strömung von Achtern und Durchführen der Schritte n) und o),
- r) Erzeugen einer Strömung von Steuerbord und Durchführen der Schritte n) und o),
- s) Erzeugen einer Strömung von Backbord und Durchführen der Schritte n) und o),
- t) Erzeugen einer Strömung von oben und Durchführen der Schritte n) und o),
- u) Erzeugen einer Strömung von unten und Durchführen der Schritte n) und o),
- z) Errechnen eines Strömungsmodells aus den gewonnenen Daten.
- m) moving the underwater vehicle into an area without an external current,
- n) driving the underwater vehicle at a first speed and recording the ambient pressures,
- o) Driving the underwater vehicle at a second speed and recording the ambient pressures,
- p) generating a countercurrent and performing steps n) and o),
- q) creating a flow from aft and performing steps n) and o),
- r) generating a flow from starboard and performing steps n) and o),
- s) generating a current from port side and performing steps n) and o),
- t) generating a flow from above and carrying out steps n) and o),
- u) generating a flow from below and performing steps n) and o),
- z) Calculating a flow model from the data obtained.
Hierbei können die Schritte m) bis u) vor dem Schritt z) in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden.Steps m) to u) can be carried out in any order before step z).
Beispielsweise und insbesondere wird hierzu das Unterwasserfahrzeug in einem Strömungskanal eingebracht. In einem Strömungskanal sind sowohl verschiedenste Geschwindigkeiten als auch verschiedenste Strömungen sowie Richtungen von Strömungen zur Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs realisierbar. Durch den Versuchsaufbau sind die Parametergeschwindigkeit und Strömung bekannt und somit können Druckdifferenzen diesen Werteparametern zugewiesen werden.For example, and in particular, the underwater vehicle is introduced into a flow channel for this purpose. A wide variety of speeds as well as a wide variety of currents and directions of currents relative to the longitudinal direction of the underwater vehicle can be implemented in a flow channel. The parameter speed and flow are known through the experimental setup and pressure differences can therefore be assigned to these value parameters.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Daten auf die Steuervorrichtung eines weiteren baugleichen Unterwasserfahrzeugs übertragen. Insbesondere bei kleinen autonomen Unterwasserfahrzeugen, welche in größerer Stückzahl mit identischen Außenabmessungen gebaut werden, ist es nicht notwendig, jedes einzeln zu vermessen. Neben sogenannten Unterwasserdrohnen kann es sich auch beispielsweise um ein Torpedo handeln.In a further embodiment of the invention, the data are transmitted to the control device of another structurally identical underwater vehicle. Particularly in the case of small autonomous underwater vehicles which are built in large numbers with identical external dimensions, it is not necessary to measure each one individually. In addition to so-called underwater drones, it can also be a torpedo, for example.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als erste Geschwindigkeit in Schritt n) 0 und als zweite Geschwindigkeit in Schritt o) die maximale Schnelligkeit des Unterwasserfahrzeugs gewählt.In a further embodiment of the invention, the maximum speed of the underwater vehicle is selected as the first speed in step n) and the second speed in step o).
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden zwischen dem Schritt n) und dem Schritt o) bei weiteren Geschwindigkeiten zwischen der ersten Geschwindigkeit und der zweiten Geschwindigkeit bewegt wird und die Umgebungsdrücke erfasst, wobei bevorzugt wenigstens drei weitere, weiter bevorzugt wenigstens zehn weitere, besonders bevorzugt wenigstens 50 weitere, Geschwindigkeiten verwendet und die Umgebungsdrücke erfasst werden.In a further embodiment of the invention, movement is carried out between step n) and step o) at further speeds between the first speed and the second speed and the ambient pressures are recorded, preferably at least three more, more preferably at least ten more, particularly preferably at least 50 more, speeds are used and the ambient pressures are recorded.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden analog den Schritten p) bis u) weitere Schritte durchgeführt, wobei Strömungen erzeugt werden, welche eine Überlagerung der Strömungen in den Schritten p) bis u) darstellen. Besonders bevorzugt handelt es sich hierbei um die zwölf Diagonalen zwischen den Vektoren der Strömungen, welche in den Schritten p) bis u) realisiert sind, jeweils im 45° Winkel zu den Vektoren der Strömung in den Schritten p) bis u), sowie den acht Diagonalen zwischen jeweils zwei Vektoren der Ströme in den Schritten p) bis u), jeweils im 45° Winkel zu zwei der Vektoren der Strömungen in den Schritten p) bis u).In a further embodiment of the invention, further steps are carried out analogously to steps p) to u), with flows being generated which represent a superposition of the flows in steps p) to u). Particularly preferably, these are the twelve diagonals between the vectors of the flows, which are implemented in steps p) to u), each at a 45 ° angle to the vectors of the flow in steps p) to u), and the eight Diagonals between two vectors of the flows in steps p) to u), each at a 45 ° angle to two of the vectors of the flows in steps p) to u).
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird in den Schritten p) bis u) das Erfassen der Umgebungsdrücke jeweils bei betragsmäßig unterschiedlichen Strömungen durchgeführt.In a further embodiment of the invention, in steps p) to u) the detection of the ambient pressures is carried out in each case with currents that differ in amount.
Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Unterwasserfahrzeug anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
1 Ansicht von Steuerbord -
2 Ansicht von oben -
3 Ansicht von Backbord -
4 Ansicht von unten -
5 Ansicht von intern -
6 Ansicht von vorn
-
1 Starboard view -
2 View from above -
3 Port view -
4th Bottom view -
5 Internal view -
6th Front view
Die Figuren zeigen ein Unterwasserfahrzeug
Das Unterwasserfahrzeug
Der erste Drucksensor
Der dritte Drucksensor
Der fünfte Drucksensor
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- UnterwasserfahrzeugUnderwater vehicle
- 2020th
- Turmtower
- 3030th
- Propellerpropeller
- 4040
- LängsrichtungLongitudinal direction
- 5050
- erster Drucksensorfirst pressure sensor
- 5252
- erste Flächennormalefirst surface normals
- 6060
- zweiter Drucksensorsecond pressure sensor
- 6262
- zweite Flächennormalesecond surface normal
- 7070
- dritter Drucksensorthird pressure sensor
- 7272
- dritte Flächennormalethird surface normal
- 8080
- vierter Drucksensorfourth pressure sensor
- 8282
- vierte Flächennormalefourth surface normal
- 9090
- fünfter Drucksensorfifth pressure sensor
- 9292
- fünfte Flächennormalefifth surface normal
- 100100
- sechster Drucksensorsixth pressure sensor
- 102102
- sechste Flächennormalesixth surface normal
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102019204391 [0005]DE 102019204391 [0005]
Claims (22)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019212491.7A DE102019212491A1 (en) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | Underwater vehicle without an inertial navigation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019212491.7A DE102019212491A1 (en) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | Underwater vehicle without an inertial navigation system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019212491A1 true DE102019212491A1 (en) | 2021-02-25 |
Family
ID=74495731
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019212491.7A Ceased DE102019212491A1 (en) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | Underwater vehicle without an inertial navigation system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019212491A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114475993A (en) * | 2022-03-21 | 2022-05-13 | 中国船舶科学研究中心 | Absolute control device and method for incremental buoyancy adjustment of underwater unmanned vehicle |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10065718B1 (en) * | 2017-09-14 | 2018-09-04 | SparkCognition, Inc. | Anti-aircraft autonomous undersea system (AUS) with machine vision target acquisition |
DE102019204391A1 (en) * | 2019-03-28 | 2020-02-20 | Atlas Elektronik Gmbh | Method for controlling an autonomous underwater vehicle without an inertial navigation system |
-
2019
- 2019-08-21 DE DE102019212491.7A patent/DE102019212491A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10065718B1 (en) * | 2017-09-14 | 2018-09-04 | SparkCognition, Inc. | Anti-aircraft autonomous undersea system (AUS) with machine vision target acquisition |
DE102019204391A1 (en) * | 2019-03-28 | 2020-02-20 | Atlas Elektronik Gmbh | Method for controlling an autonomous underwater vehicle without an inertial navigation system |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114475993A (en) * | 2022-03-21 | 2022-05-13 | 中国船舶科学研究中心 | Absolute control device and method for incremental buoyancy adjustment of underwater unmanned vehicle |
CN114475993B (en) * | 2022-03-21 | 2023-05-26 | 中国船舶科学研究中心 | Absolute control device and method for incremental buoyancy adjustment of underwater unmanned aircraft |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102015116268B4 (en) | Lane boundary line information acquisition device | |
DE1274908B (en) | Device for the automatic control and stabilization of hydrofoil boats | |
DE2245166C3 (en) | Automatic arrangement for dynamic maintenance of the position and for controlling a watercraft or underwater vehicle | |
EP0935493B1 (en) | Device to influence the driving performance of a remote-controlled model vehicle | |
EP1722197A2 (en) | Method and device for representing the location and the movement state of a load capable of oscillating | |
DE102007047337A1 (en) | Method for processing of sensor signals of motor vehicle, involves detecting sensor signal representing transversal acceleration, longitudinal speed, yaw rate or steering angle of vehicle and detected signals are fed to processing unit | |
DE4106767A1 (en) | METHOD FOR DETERMINING VEHICLE TURN RATES AND VEHICLE ARRANGEMENT FOR IMPLEMENTING THE METHOD | |
DE102019212491A1 (en) | Underwater vehicle without an inertial navigation system | |
DE102018128535A1 (en) | Training an artificial neural network with data captured by sensors of a vehicle | |
DE102012016093B3 (en) | Method for determining flight conditions and parameters of exit arrangement allowed for dropping external load from aircraft, involves executing test flights with different flight conditions and determining flight condition data | |
EP2135146B1 (en) | Method for navigating an undersea vehicle | |
DE102019132150A1 (en) | Method for automatically calibrating an environment sensor, in particular a lidar sensor, of a vehicle on the basis of occupancy cards and computing device | |
DE102013111560B4 (en) | A method and apparatus for stabilizing a helicopter flight condition with a load attached to the helicopter | |
DE102008022838B4 (en) | Land auxiliary device | |
DE102012101705A1 (en) | Method for determining actual center of gravity of vehicle, involves carrying out measurements, during which tracking forces are determined at measuring positions by sensor system for multiple different locations of vehicle | |
EP3568346B1 (en) | Device and method for controlling an underwater vehicle | |
WO2020126867A1 (en) | Arrangement and method for locating an object in or below a body of water | |
DE102022102144B3 (en) | water sports towing device | |
DE102016202781A1 (en) | Device for integrated representation of information on a watercraft | |
DE2547350A1 (en) | METHOD AND ARRANGEMENT FOR DETERMINING THE MOVEMENT OF A SHIP | |
DE3783054T2 (en) | CABLE INSTALLATION PROCEDURE. | |
DE102012015491A1 (en) | Aircraft and droppable aircraft external load assembly, has support device with force sensors to determine forces acting in one direction on support device, where force sensors are connected to memory device or computing device | |
DE69709486T2 (en) | Horizontal speed indicator for rotary wing aircraft | |
EP2847624B1 (en) | Method and apparatus for estimating the shape of an acoustic towed antenna | |
DE102019130804A1 (en) | Drone, method for operating a drone and electronic control and regulating device for controlling and regulating the operation of a drone |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R084 | Declaration of willingness to licence | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |